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行星地质学研究有助于认识太阳系及其天体的形成和演化、深入理解地球的演变过程、揭示地球生命起源及演化等重大科学问题。当前，行星资源已成为世界各国共同关注的问题，是服务人类可持续发展和支撑未来深空探测活动的重要战略资源。概括而言，无论是重大科学问题的突破，还是深空探测面临的实际挑战的解决，都需要建立和发展行星地质学这一新兴学科。根据不同的研究对象和目的，大致可将行星地质学的研究方向划分为：行星固体圈科学、行星环境科学、行星资源学和天体生物学。

行星地质学研究方向示意图

1.行星固体圈科学

行星固体圈科学主要研究太阳系天体固体圈的物质组成、地质构造和形成演化等，研究对象包括所有类地行星、月球和其他具有固体表面的卫星、小行星、彗星和矮行星等天体。行星地质学的研究通常需要结合行星物理、行星化学等相关学科的数据资料，解决行星固体圈的地质运动规律、岩浆及火山活动、表面地质过程、热演化以及行星壳幔核分异过程和物质特性等科学问题。行星固体圈科学是地球岩石圈科学的延伸，并拓展到行星内部物质及演化过程的研究。二者的理论体系和研究方法具有相似之处，但也有一定的差别，主要体现在：天体内部热总量和热源分布与消耗的方式、天体的物质组分、数据获取的方式、研究目标的空间尺度等。

2.行星环境科学

行星环境科学主要研究天体表面环境特征及变化规律、空间—天体表面相互作用过程及天体表面环境演化历史等，涉及空间物理学、物理学、化学、天文学、大气科学和地质学等学科门类。行星环境科学是地球环境科学在空间上的扩展，但也区别于有生命活动参与的地球环境科学。研究对象包括太阳系内行星及其卫星、小行星和彗星。在科学层面，行星环境科学所关注的内容涉及行星近表层空间的辐射及其与固体表面作用过程、温度、热流、微陨石轰击、氧逸度、表土物质等要素的特征、相互作用过程及演变规律等。在应用层面，行星环境科学研究可为行星无人与载人探测活动、行星基地建设、行星资源开发利用、行星宜居性、行星际移民等人类可持续发展战略提供科学保障。

3.行星资源学

行星资源学主要研究地外天体自然资源分布、勘查及开发利用等。针对月球、类地行星、小行星、彗星等地外天体上可供人类利用的资源，开展地外资源勘查和评价，查明资源类型、特征、储量、分布规律与成因，研发地外资源提取和利用技术，并进行资源开发的工程地质评估与资源利用经济有效性评估等是行星资源学重点关注的研究主题。按照行星资源的属性，可划分为行星矿产资源、行星能源资源、行星气候资源、行星水资源、行星土地资源等。

研究内容通常包括：

行星资源地质特征研究。通过遥感探测、就位探测和样品返回分析等方法对地外资源进行勘查，获得其类型、赋存状态、储量、成因和分布规律等地质特征信息。

行星资源评价。对行星资源的质量、品位、开发技术条件、工程实施难度、经济价值等进行综合评判。

行星资源开发利用技术。基于地球资源的开发利用技术，结合地外天体特殊环境及资源分布特征，研发可用于行星资源勘查、提取、处理、运输、加工、生产、循环利用等的先进技术。

4.天体生物学

天体生物学主要研究地球和太阳系各层次天体中生命起源和演化，并探索生命在宇宙中潜在分布和其未来发展趋势等，涉及天文学、地质学、生命科学等多个学科门类。研究主题涵盖地球生命的起源和早期演化、寻找并研究地外宜居星球（环境）和潜在生命形式、生命与环境协同演化、人为构建宜居环境等。为解决生命如何起源和演化、地外天体中是否存在生命、地球和地外生命的未来如何发展等重大科学问题，天体生物学逐步形成了地球生命非生物起源、太空中有机物起源、水-岩-碳相互作用、行星宜居性、生物标志物、生命在极端环境下潜在适应力等多个研究方向，对探索生命的起源及演化具有重要指示意义。

文章摘编自《中国科学院院刊》2019年第7期，原标题：《行星地质学：地质学的“地外”模式》

作者：李雄耀 林巍 肖智勇 唐红 赵宇鴳 曾小家

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